高速公路路塹邊坡滑坡分析與治理

勞祺

摘要：文章結(jié)合汕昆高速公路廣西境河池至百色段工程K138+200～k138+355右側(cè)滑坡治理工程實(shí)例，分析了路塹邊坡滑坡類型與穩(wěn)定性，闡述了路塹邊坡滑坡的主要影響因子，并提出了相應(yīng)的治理措施。

關(guān)鍵詞：高速公路;路塹;滑坡;穩(wěn)定性;治理

中圖分類號(hào)：U418.55 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki wccst.2019.08.006

文章編號(hào)：1673-4874（2019）08-0018-04

0引言

高速公路施工中，基于邊坡地質(zhì)實(shí)際情況與人為擾動(dòng)的影響，極易出現(xiàn)失穩(wěn)情況，最終導(dǎo)致滑坡事故的發(fā)生，威脅項(xiàng)目施工與運(yùn)營(yíng)安全。對(duì)此，高速公路建設(shè)中必須加強(qiáng)對(duì)邊坡的地質(zhì)勘察和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，掌握滑坡變形發(fā)展變化趨勢(shì)，及時(shí)制定出有針對(duì)性的治理措施，防止出現(xiàn)重大損失，保證工程的順利完工。

1高速公路路塹邊坡滑坡介紹

滑坡指的是斜坡上的土/巖體，由于受到自然或人為因素的影響，基于重力作用出現(xiàn)沿著軟弱面（帶）順坡向下滑動(dòng)的現(xiàn)象，如圖1所示即為滑坡要素平面及斷面示意圖。從本質(zhì)上而言，滑坡屬于一種自然現(xiàn)象，但若是造成對(duì)集體、個(gè)人財(cái)產(chǎn)或是人身安全方面的威脅，則被稱為是滑坡災(zāi)害。

根據(jù)我國(guó)高速公路工程實(shí)踐情況調(diào)查來(lái)看，滑坡是主要的地質(zhì)災(zāi)害之一，其分布十分廣泛，凡是較陡地段或是歷年多雨季節(jié)均可發(fā)生。無(wú)論是在高速公路施工還是運(yùn)營(yíng)過(guò)程中出現(xiàn)滑坡災(zāi)害，均會(huì)對(duì)相關(guān)人員生命安全造成巨大威脅，因此加強(qiáng)滑坡治理必須從公路建設(shè)階段開(kāi)始重視，防止后期影響公路正常使用。長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)滑坡災(zāi)害機(jī)理與防治技術(shù)均展開(kāi)了大量的研究，逐漸認(rèn)知到了滑坡的發(fā)生是多種因素綜合影響的結(jié)果，存在復(fù)雜的物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，對(duì)此必須在總結(jié)歸納滑坡災(zāi)害發(fā)生機(jī)理的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)各工程項(xiàng)目的針對(duì)性分析，切實(shí)制定有效的防治方案，確保公路沿線安全。

2高速公路路塹邊坡滑坡類型與穩(wěn)定性分析

2.1滑坡類型

滑坡的類型眾多，其形成的環(huán)境、表現(xiàn)出的特征等均有所差異，通過(guò)滑坡分類可進(jìn)一步歸納概括滑坡作用的表象特征與產(chǎn)生原因，以便進(jìn)一步指導(dǎo)相關(guān)勘察、治理工作的開(kāi)展。根據(jù)不同依據(jù)，可將滑坡分為不同類型：

（1）依據(jù)發(fā)生時(shí)間，可分為新生滑坡和老滑坡;

（2）依據(jù)動(dòng)力形式，可分為牽引式滑坡、推移式滑坡和復(fù)合式滑坡;

（3）依據(jù)物質(zhì)組成，可分為巖質(zhì)滑坡、半成巖滑坡、土質(zhì)（類土質(zhì)）滑坡三大類，每個(gè)大類又可再細(xì)分為幾個(gè)小類。如圖2所示。

2.2滑坡變形過(guò)程及其穩(wěn)定性分析

滑坡變形是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，必須對(duì)各階段變形情況有一個(gè)全面且深入的了解，方可對(duì)應(yīng)各階段制定針對(duì)性的、有效的治理措施。

根據(jù)滑坡發(fā)生過(guò)程的分析可知，這是一個(gè)內(nèi)、外部系統(tǒng)不斷協(xié)調(diào)的結(jié)果，當(dāng)外部系統(tǒng)變化導(dǎo)致內(nèi)部系統(tǒng)調(diào)整幅度超過(guò)滑坡自身能力時(shí)，就出現(xiàn)了滑動(dòng)情況。如降雨會(huì)導(dǎo)致滑坡體滲流場(chǎng)改變，滑坡內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)就會(huì)進(jìn)行調(diào)整維持滑坡系統(tǒng)平衡，但若是降雨強(qiáng)度過(guò)大，必然導(dǎo)致滑坡滲流場(chǎng)變化過(guò)大、滑體變形過(guò)度，如圖3所示?；碌淖冃沃饕梢苑譃?個(gè)階段：蠕變階段、擠壓階段、微滑階段、劇滑階段、壓密階段。

掌握滑坡變形各階段的性質(zhì)及地質(zhì)工程特征，可為不同階段滑坡治理提供針對(duì)性的建議。如在工程開(kāi)始前，必須充分認(rèn)識(shí)到可能存在的滑坡情況，開(kāi)展穩(wěn)定性分析，并據(jù)此進(jìn)行預(yù)加固工作，有效防止滑坡災(zāi)害的出現(xiàn);在滑坡的蠕動(dòng)、擠壓、微滑階段，可對(duì)滑坡性質(zhì)、成因開(kāi)展全面分析，并制定相應(yīng)的治理方案，常用且有效的措施有排水、后部減重、前部反壓等，切實(shí)遵循“治早治小”原則，保證工程安全;在滑坡的劇滑階段，滑坡變形己無(wú)法控制，必須立刻安排人員疏散、施工設(shè)備撤離，最大限度地減少相關(guān)損失。

3影響高速公路路塹邊坡滑坡的主要因子及其治理措施

3.1影響滑坡的主要因子

根據(jù)高速公路路塹邊坡滑坡發(fā)生情況的統(tǒng)計(jì)分析可知，其主要影響因子可歸納為內(nèi)因、外因兩種，前者是滑坡形成的必要條件，后者則是滑坡形成的充分條件，具體如表1所示。

3.2滑坡治理措施

在我國(guó)滑坡防治工程中，應(yīng)用于滑坡防治的工程措施眾多，但是部分治理措施使用效果不理想，或是造價(jià)過(guò)高存在可替代性，因此工程實(shí)踐中較少或是基本不采用。如在滑坡排水處理中，虹吸排水方法容易出現(xiàn)堵孔問(wèn)題，倒吸效果差，除非科研需要，一般在工程實(shí)踐中很少采用;又如滑帶爆破、滑帶（面）焙燒等方法的可操作性十分差，僅僅作為一種理論存在，在工程實(shí)踐中基本沒(méi)有采用;其他如電滲排水、排架樁支擋等方法，均存在類似情況。

本文根據(jù)相關(guān)理論與實(shí)踐分析，將我國(guó)高速公路路塹邊坡滑坡常用治理措施歸納如圖4所示。根據(jù)圖中可知滑坡治理思路主要分為四大類：（1）維持滑坡現(xiàn)狀;（2）截排;（3）力學(xué)平衡;（4）滑帶改良。在高速公路路塹邊坡施工中，必須要根據(jù)實(shí)際情況合理確定治理重點(diǎn)，選擇治理措施。下文主要圍繞汕昆高速公路廣西境內(nèi)河池至百色段工程展開(kāi)分析，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)滑坡情況、基本特征及穩(wěn)定性進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的治理方案，切實(shí)保證工程施工安全。

4汕昆高速公路廣西境內(nèi)河池至百色段工程滑坡治理情況分析

4.1項(xiàng)目背景

擬治理滑坡場(chǎng)地位于河池市巴馬縣所略鄉(xiāng)六東村以東約500m處（汕頭至昆明高速公路廣西境內(nèi)河池至百色段工程主線k138+200～K138+360段右側(cè)深路塹）。此邊坡所處地形較陡，坡度約25°～45°，邊坡區(qū)表層為殘坡積層，下伏三疊系中統(tǒng)百蓬組（T2b）砂巖及其風(fēng)化層，主要為巖質(zhì)邊坡。邊坡在降雨后，風(fēng)化巖易軟化，易產(chǎn)生崩塌，不利于邊坡的穩(wěn)定。本次滑坡范圍為滑坡后緣位于山腰處，前緣位于開(kāi)挖成形的坡面剪出至路基內(nèi)，滑坡周界沿山脊呈“u”形發(fā)展，若滑坡繼續(xù)滑動(dòng)，將影響工程的施工進(jìn)度。

4.2現(xiàn)場(chǎng)滑坡情況

原路塹現(xiàn)場(chǎng)邊坡開(kāi)挖基本完成后，2017-06-25，在邊坡上方山體發(fā)現(xiàn)一條裂縫，裂縫距主線中線右163.6m，裂縫長(zhǎng)326.5m，裂縫寬約0.3m，裂縫山梁位置處形成錯(cuò)臺(tái)，錯(cuò)臺(tái)落差最大0.5m，裂縫從山脊向主線延伸，走向呈U型狀，U型開(kāi)口正對(duì)路基。2017-08-05，發(fā)現(xiàn)裂縫錯(cuò)臺(tái)最大落差達(dá)3m，裂縫寬0.5～1.1m，有部分位置存在雨水沖刷形成的井坑。原開(kāi)挖坡面受滑體蠕動(dòng)破壞，滑體堆積于路基中;滑坡體出現(xiàn)較多的拉張裂縫，坡體裂縫處出現(xiàn)不同程度下挫（最大下挫位置約3m）。

4.3滑坡基本特征及穩(wěn)定性分析

4.3.1滑坡基本特征

滑坡所在位置自然坡體地貌類型屬低山斜坡地貌，為一坡向近于西北的單向斜坡，地勢(shì)東高西低，山坡植被發(fā)育，坡角差異較大?；潞缶墭?biāo)高303m，前緣標(biāo)高277m，前后高差約26m左右。

根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪和鉆探成果，滑坡范圍里程樁號(hào)k138+200～k138+355，長(zhǎng)約60～190m，寬約100m，面積約15000m，是一個(gè)滑坡體厚度約9～16m、體積約135000～230000m的中型中層牽引式滑坡，主要在巖體結(jié)構(gòu)面中產(chǎn)生滑動(dòng)，滑坡體表面坡度約25°～35°。該滑坡為仍繼續(xù)活動(dòng)的活滑坡，滑體表面裂隙發(fā)育，與滑動(dòng)方向近乎垂直，仍有發(fā)展趨勢(shì)。該滑坡是由于工程活動(dòng)引起的工程滑坡，發(fā)生主要原因?yàn)椋?/p>

（1）內(nèi)因：①存在易滑的地層條件，強(qiáng)風(fēng)化層中的泥巖軟弱夾層形成潛在滑動(dòng)面，為滑坡形成提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ);②路基開(kāi)挖后，在坡腳形成人工邊坡，造成臨空面，加之坡體表層土體與強(qiáng)風(fēng)化巖厚度相對(duì)較大，適逢雨季，經(jīng)雨水軟化與風(fēng)化作用，使巖土體強(qiáng)度下降產(chǎn)生塑性變形，引起坡體向下位移形成蠕滑，逐漸剪斷巖土層面與節(jié)理裂隙面間的棱角，使滑面貫通而滑動(dòng)。

（2）外因：人工邊坡開(kāi)挖，在坡體前緣形成臨空面并使坡腳處支撐應(yīng)力降低，大氣降水的加載，是滑坡形成的主要外因。

4.3.2滑坡穩(wěn)定性分析

（1）滑坡各層巖土體物理力學(xué)性質(zhì)分析評(píng)價(jià)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)、巖土工程經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和《汕頭至昆明高速公路廣西境內(nèi)河池至百色段工程K138+200～k138+355右側(cè)滑坡工程地質(zhì)勘察報(bào)告》，河百滑坡巖土體的主要物理力學(xué)參數(shù)選取見(jiàn)表2。

（2）計(jì)算剖面的確定與計(jì)算參數(shù)的選取

本滑坡的穩(wěn)定性計(jì)算選取主滑方向上3-3斷面，滑面的位置根據(jù)鉆孔勘探結(jié)果確定。

根據(jù)《河百K138+200～k138+355右側(cè)滑坡工程地質(zhì)勘察報(bào)告》，滑體、滑帶土、滑床基巖宏觀特征，結(jié)合滑坡目前的變性特點(diǎn)，按照天然狀態(tài)y=21.8kN/m、飽和狀態(tài)ysat=22.5kN/m對(duì)滑坡進(jìn)行了滑坡穩(wěn)定性指標(biāo)反算。

本滑坡體巖土主要為粉質(zhì)黏土、含碎石粉質(zhì)黏土以及局部強(qiáng)風(fēng)化巖層，滑床面主要為強(qiáng)風(fēng)化巖層，滑帶土以含碎石粉質(zhì)黏土為主。本次勘察滑帶土在ZK1、ZK3孔中采取土樣進(jìn)行室內(nèi)殘余剪實(shí)驗(yàn)。

該滑坡已經(jīng)產(chǎn)生滑動(dòng)，其滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)宜介于滑帶土殘余剪的峰值強(qiáng)度與殘余強(qiáng)度之間，考慮到室內(nèi)試驗(yàn)，為剔除滑帶土中碎石等較大硬顆粒后的重塑土試驗(yàn)，其摩阻力一般較實(shí)際會(huì)偏低。因此，內(nèi)摩擦角取值低于峰值，粘聚力則取高于但接近于殘余值，同時(shí)類比同類巖土滑坡滑帶抗剪指標(biāo)的經(jīng)驗(yàn)值，綜合取值進(jìn)行試算。根據(jù)試算結(jié)果，綜合確定本場(chǎng)地滑坡抗剪強(qiáng)度指標(biāo)如下（工程地質(zhì)勘察報(bào)告提供）：

滑帶抗剪強(qiáng)度平均值：天然狀態(tài)c=20.0kPa，Ф=10.2°;飽和狀態(tài)C=18.0kPa，Ф=9.2。。

4.4滑坡治理措施

本項(xiàng)目根據(jù)滑坡特征、保護(hù)對(duì)象綜合分析，決定采用抗滑支擋與截水溝結(jié)合的治理措施，同時(shí)輔以監(jiān)測(cè)預(yù)警，實(shí)現(xiàn)綜合治理。

4.4.1治理方案

本項(xiàng)目采用“抗滑擋墻+刷方減載+后緣截水”的治理方案。為保證滑坡的整體穩(wěn)定，確保前緣路基施工安全及高速公路運(yùn)營(yíng)期間的安全，需充分結(jié)合滑坡的地形特征和地層特征，并為了有效降低滑坡推力，提高滑坡穩(wěn)定度，擬在第一級(jí)邊坡處沿路線方向布置一排擋墻，同時(shí)在滑坡外圍部分段距滑坡邊界約5m設(shè)置截水溝，以防外部的水進(jìn)入滑坡體。

4.4.2分項(xiàng)工程措施

4.4.2.1支擋工程

在第一級(jí)邊坡處沿路線方向布置一排擋墻，墻高10m，頂寬2m，擋土墻采用（320片石混凝土澆筑，墻體每隔10～15m殳置一道沉降縫，縫寬2cm。

4.4.2.2刷方減載

根據(jù)滑坡特征，對(duì)滑坡中后部區(qū)域從第二級(jí)邊坡處開(kāi)始刷坡，具體坡率見(jiàn)表3。每級(jí)邊坡及平臺(tái)兩側(cè)與原地形坡面應(yīng)平緩過(guò)渡進(jìn)行順接。

4.4.2.3防排水措施

滑坡周界外3.0m設(shè)300m長(zhǎng)的截水溝，采用M7.5漿砌片石砌筑，片石為中風(fēng)化砂巖，要求最小邊長(zhǎng)度>15cm、抗壓強(qiáng)度≥30MPa。截水溝壁厚、底厚均為30cm，表面采用M10水泥砂漿溝陰縫處理，每隔10～15m設(shè)一道2mm寬的伸縮縫，以瀝青木板填塞，切實(shí)提高其抗沖刷能力，減小脹縮變形。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，滑坡是我國(guó)高速公路建設(shè)中的重要病害之一，實(shí)際建設(shè)施工中必須加強(qiáng)邊坡監(jiān)測(cè)，實(shí)施相關(guān)支擋、排水工作，切實(shí)預(yù)防滑坡事故的出現(xiàn)。一旦出現(xiàn)滑坡事故，必須落實(shí)相關(guān)勘察工作，全面掌握滑坡基本狀況和特征。本文結(jié)合目前常用滑坡工程治理方法，在汕昆高速公路廣西境河池至百色段邊坡滑坡治理工程確定了“抗滑擋墻+刷方減載+后緣截水”的治理方案，并配以滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警，切實(shí)保證整個(gè)施工過(guò)程安全可靠。